Детали и узлы машин периодического действия

Механизмы грузоподъемных машин состоят как из общестроительных деталей и узлов (муфт, передач, валов, осей и др.), так и специальных, к которым относятся канаты, цепи, блоки, барабаны, захватные приспособления, полиспасты и тормозные устройства.

Канаты

Стальные канаты применяют в строительных машинах в качестве гибких элементов. В том случае, если канат является составной частью механизма подъема, их называют подъемными или грузовыми; если же он используются в качестве тягового органа в составе механизма, перемещающего груз, масса которого воспринимается несущей конструкцией, их называют тяговыми.

Стальные проволочные канаты позволяют поднимать груз с большой скоростью, работают они бесшумно. Изготавливают канаты из стальной проволоки повышенной прочности диаметром 0, 2 … 3 мм. При одинаковом диаметре двух канатов наибольшей гибкостью будет обладать канат, выполненный из большого числа проволок. Проволоки, из которых свивают канат, могут быть одинакового и разного диаметра (рис. 18).

Рис. 18

 

Стальные канаты бывают одинарной свивки, двойной свивки и тройной свивки. Канаты двойной свивки состоят из прядей, а канаты тройной свивки состоят из свитых стренг - канатов двойной свивки.

Стальные канаты могут быть односторонней свивки и крестовой свивки, когда направление свивки проволок в пряди и свивки самих прядей не совпадают по направлению.

В грузоподъёмных машинах, обычно, применяются канаты двойной крестовой свивки с одним центральным сердечником, вокруг которого свиты пряди.

Сердечники каната делаются металлическими или из волокон органического происхождения. Органический сердечник изготавливается из лубяных, нейлоновых, капроновых волокон. Органические сердечники пропитывают жидкой смазкой, что увеличивает срок службы каната, за счет проникновения смазки между проволоками.

Чаще всего применяют шестипрядные канаты (рис. 19).

 

Рис. 19

 

Пряди 2, свитые вокруг сердечника 3, состоят из проволок 1, которые имеют точечное или линейное касание между слоями. При точечном касании (ТК) проволоки в слоях имеют разные углы наклона. При линейном касании (ЛК) проволоки соприкасаются по всей длине. Для эксплуатации на блоках и барабанах канаты выбираются только с линейным касанием проволок. При многослойной навивке на барабан применяют канат с металлическим сердечником, так как он не теряет формы под действием нагрузки вышележащих витков.

На практике при выборе каната ограничиваются его проверкой по разрушающей нагрузке без учета изгибов по зависимости:

 

,

 

где коэффициент запаса прочности, зависящий от режима работы;

максимальная нагрузка на канат;

номинальная грузоподъемность;

ускорение свободного падения;

количество ветвей каната, воспринимаемых нагрузку;

коэффициент полезного действия полиспаста.

 

Цепи

Стальные цепи применяют в конструкциях строительных машин в качестве гибких элементов привода грузоподъемных и тяговых органов ручных талей, тяговых органов транспортирующих машин, а также в качестве стропов.

Рис. 20

 

По конструкции и способу изготовления цепи делят на сварные и пластинчатые цепи. Сварная цепь (рис. 20) состоит из овальных взаимно перпендикулярных звеньев, что обеспечивает большую гибкость во всех направлениях и позволяет применять барабаны малых диаметров. Основные размеры звеньев: шаг цепи, диаметр проволоки, ширина звена и длина звена .

Их применяют в подъемных машинах небольшой грузоподъемности. Чаще они применяются в качестве приспособлений для подвешивания груза к грузозахватным устройствам. Сварные цепи обладают большой гибкостью, простотой изготовления и конструкции. К недостаткам этих цепей можно отнести чувствительность к толчкам и перегрузкам, внезапный их разрыв в результате износа в местах сопряжения звеньев и большая масса.

Рис. 21

 

Тяговые пластинчатые цепи (рис. 21) используют преимущественно в транспортирующих устройствах и установках. Звенья тяговой цепи обычно состоят из двух наружных и двух внутренних пластин удлиненной формы, соединенных шарнирно валиками. Для прикрепления рабочих органов транспортирующих устройств внешние пластины тяговой цепи делаются с полками.

Пластинчатые цепи в зависимости от массы груза могут иметь от 2 до 12 пластин.

По сравнению со сварными цепями пластинчатые цепи более надежные в работе, обладают более высокой подвижностью и меньшим трением в шарнире, чем в сопряженных местах звеньев сварной цепи. Существенным недостатком этих цепей является то, что их нельзя нагружать усилиями, действующими под углом к плоскости поворота звеньев, так как это может привести к разрушению цепи.

Грузоподъемные цепи рассчитывают на растяжение исходя из необходимого коэффициента запаса прочности , принимаемого по нормам Госгортехнадзора

 

,

 

где разрушающая нагрузка цепи, определяемая по табличным данным;

фактическая нагрузка, действующая на цепь.

Коэффициент запаса прочности сварных цепей, зависит от вида цепи, вида привода и условия эксплуатации.

 

Грузозахватные устройства

Грузозахватное приспособление – это устройство, соединя­ющее груз с краном. Оно навешивается на крюк крана, легко снима­ется с крюка и отсоединяется от груза.

К съемным грузозахватным приспособлениям относятся стропы, тра­версы, захваты . К ним также следует отнести одноканатные грейфе­ры, которые навешиваются на крюк крана.

Грузозахватные приспособления после изготовления должны подвер­гаться осмотру и испытанию нагрузкой, превышающую их паспортную грузоподъемность на 25 %.

 

Крюки

Крюки наиболее широко применяемымгрузозахватным приспособлением являются грузовые крюки, к которым груз прикрепляется с помощью строп.

Крюк крепится к подвижной обойме полиспаста, вместе с которой он представляет крюковую подвеску (рис. 22). Крюковая подвеска состоит из крюка 1, траверсы 2, опорного шарикового подшипника 3, специальной гайки 4 для крепления крюка на траверсы, щек обоймы 5, подвижных блоков полиспаста 6 и оси крепления блоков 7. Опорный шариковый подшипник, который установлен между гайкой на хвостовике крюка и траверсой, обеспечивает свободное вращение крюка вокруг вертикальной оси.

 

Рис. 22

 

Блоки

Блоки применяют для изменения направления стальных канатов или как составную часть блочных систем. Канат, перемещаясь и огибая блоки, вращает их. Чтобы блок легко вращался на оси при передвижении каната, его опору выполняют на подшипниках качения или скольжения с применением бронзы.

По роду работы различают блоки с неподвижной осью (направляющие) и с подвижной осью (полиспастные). И те, и другие имеют одинаковое конструктивное исполнение.

Конструкция канатного блока (рис. 23) должна обеспечивать спокойное набегание на них канатов и исключать опасность выпадения канатов из ручья.

 

Рис. 23

1 – канат; 2 - ось блока

 

Размеры и форма профиля блока выбираются так, чтобы была возможность отклонения каната от плоскости симметрии ручья блока на угол до .

Диаметр по дну канавки канатного блока рассчитывается по зависимости:

 

,

 

где диаметр каната;

коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы.

Коэффициент выбирается по нормам Госгортехнадзора от 16 для стреловых кранов с легким режимом работы и до 35 для блоков с весьма тяжелым режимом работы.

Цепные блоки для направления сварных цепей с шагом могут иметь гладкий или фасонный ручей. Диаметр блока, огибаемого сварной цепью, зависит от вида привода подъемной машины и диаметра прутка, из которого изготовлены звенья цепи. Для машин с ручным приводом диаметр блока должен быть , а с механическим .

 

Полиспасты

Полиспастом называют систему, состоящую из нескольких подвижных и неподвижных блоков и каната, последовательно огибающего все блоки. Один конец полиспаста закрепляется на обойме подвижных или неподвижных блоков, а другой — на барабане лебедки.

 

Рис. 24

 

Все полиспасты делятся на два вида: силовые (рис. 24, а) и скоростные (рис. 24, б) полиспасты.

Сила тяжести груза , подвешенного к обойме подвижного блока, распределяется на все рабочие ветви каната. Каждая ветвь в статическом положении (рис. 24, а) будет нагружена силой

 

.

 

Зависимость между тяговым усилием на сбегающей ветви каната и подъемной силой полиспаста во время его работы приближенно выражается формулой:

 

,

 

где число рабочих ветвей полиспаста;

коэффициент полезного действия одного блока;

число блоков.

Основной характеристикой полиспаста является его кратность, которая определяется по зависимости:

 

,

 

где скорость навивания каната на барабан;

скорость подъема груза.

На практике кратность барабана определяют по следующему правилу:

 

.

 

В скоростных полиспастах (рис. 24, б) скорость подъема груза определяется по зависимости:

 

,

 

где скорость перемещения штока толкателя.

 

Стропы

 

Стропы бывают следующих видов:

– канатные стропы, изготовляемые из стальных канатов;

– цепные стропы, изготовляемые из круглозвенных цепей;

– текстильные стропы, изготовляемые из синтетических канатов и лент.

 

 

Рис. 25

Все указанные стропы, состоящие из захватов 1, ветвей 2 и навесного звена 3, имеют свои преимущества и недостатки.

В насто­ящее время канатные стропы (рис. 25, а), самые распространенные. Они надежны, в них легче вовремя обнаружить неисправность, но при боль­шой грузоподъемности канатные стропы тяжелые и недостаточно гибкие.

Цепные стропы (рис. 25, б) обладают большой гибкостью, но они еще более тя­желые, чем канатные. Недостатком цепного стропа является то, что он может внезапно разрушиться вследствие образования и быстрого раскрытия трещины, поэтому не­обходим постоянный контроль состояния звеньев цепи.

Текстильные стропы (рис. 25, в) легкие, гибкие, не деформируют груз. Текстиль­ные стропы безопасней в эксплуатации, но они легко повреждаются от поре­зов, открытого огня, сварочных работ и ультрафиолетового излучения. Для изготовления текстильных стропов применяют синтетические материалы: полиэстер, капрон, полипропилен.

Коэффициен­т запаса прочности для стропы из стальных канатов должен быть не менее 6, из цепей – не менее 4 и из текстильных волокон – не менее 8.

Натяжение ветви одноветвевого стропа равно массе груза . Натяжение каждой ветви многоветвевого стропа (рис. 26) рассчитывают по формуле

 

,

 

где число ветвей стропа;

угол наклона стропа к вертикали.

Рис. 26

При увеличении угла между ветвями возрастает не толь­ко натяжение ветвей и вероятность их разрыва, но и сжимающая составляющая натяжения, что может привести к раз­рушению груза.

Траверсы

Траверса – это съемное грузозахватное приспособление, предназна­ченное для строповки длинномерных и крупногабаритных грузов. Она предохраняет поднимаемые грузы от воздействия сжимающих усилий, которые возникают при использовании стропов.

По конструкции траверсы разделяют на плоскостные и простран­ственные траверсы.

Рис. 27

 

Плоскостные траверсы (рис. 27, а) применяют для строповки длин­номерных грузов. Основной частью траверсы является балка 2, или ферма, которая воспринимает изгибающие нагрузки. К балке подве­шиваются канатные или цепные ветви 1.

Пространственные траверсы (рис. 27, б) применяют для строповки объемных конструкций, машин, оборудования.

 

Грейферы

Грейфер представляет собой ковш для перемещения сыпучих, крупнокусковых грузов и круглого леса.

 

Рис. 28

Двухчелюстные грейферы (рис. 28) применяются для перемещения сыпучих грузов, а многочелюстные – для перемещения крупнокусковых грузов и металлолома.

По устройству замыкающего механизма различают грейферы одноканатные, двухканатные и моторные с электроприводом или гидроприводом.

Одноканатные грейферы применяют в качестве грузозахватного устройства, подвешиваемого к крюку грузоподъемного крана любого типа при перегрузке краном сыпучих и мелкокусковых материалов.

Двухканатные грейферы могут применяться только при наличии на машине двухбарабанной лебедки, приспособленной для работы с грейфером, а моторные механизмы применяются на кранах и экскаваторах с электрическим или гидравлическим приводом.

Усилие смыкания, которое может быть развито челюстями, зависит как от массы грейфера, так и от кратности замыкающего полиспаста. Чем больше сопротивление материала внедрению, тем больше должна быть масса грейфера, которую изменяют, путем навешивая на него или снимая с него специальные грузы.

Тормоза

Механизмы грузоподъемных машин снабжают тормозами, которые за счет сил трения, уменьшают скорость движения и останавливают поступательно перемещающие или вращательные массы.

В механизмах подъема тормоза останавливают груз и удерживают его в подвешенном состоянии, в механизмах передвижения и поворота – останавливают движущие или поворачивающиеся конструкции.

По направлению тормозного усилия относительно оси затормаживаемого вала тормоза разделяются на радиальные (ленточные и колодочные), у которых тормозное усилие направлено по радиусу тормозного шкива нормально к оси, и осевые (дисковые и конусные), у которых тормозное усилие направлено вдоль оси затормаживаемого вала.

Обычно тормоз находится на приводном валу, так как на нем действует минимальный крутящий момент и тормоз получается наиболее легким и компактным.

Ленточные тормоза

Ленточный тормоз (рис. 29) состоит из стальной ленты, шкива, и системы рычагов.

Рис. 29

Ленточный тормоз (рис. 29) состоит из тормозного шкива 1, который огибает упругая стальная лента 2. К рабочей поверхности ленты прикреплена фрикционная накладка 3 в виде сплошной ленты или отдельных секций. Стальная лента крепится набегающим концом 8 к станине или тормозному рычагу, а сбегающим концом 4 с помощью винтовой стяжки 5 крепится к тормозному рычагу 6. Торможение происходит в результате затягивания ленты под действием замыкающего груза 7 или пружины, а также при нажатии на рычаг ногой.

Управлять работой тормоза можно вручную, с помощью магнита, а также гидравлической или пневматической системой.

Угол обхвата лентой тормозных шкивов может достигать , а величина отхода ленты – до 3 мм.

Ленточные тормоза малогабаритны, создают значительный тормозной момент, просты по конструкции. Основными недостатками этих тормозов является значительная односторонняя сила, изгибающая вал, и неравномерность распределения давления и износа по дуге обхвата.

Момент трения , создаваемый при нажатии ленты, определяется по зависимости:

 

,

 

где усилие в набегающей ветви ленты;

усилие в сбегающей ветви ленты;

диаметр тормозного шкива.

 

На основании формулы Эйлера для гибкой нити

 

,

 

где угол обхвата лентой тормозного шкива;

коэффициент трения фрикционной накладки о тормозной шкив.

Решая совместно эти уравнения, получаем зависимости для определения усилий в ветвях ленты

 

 

.

 

Минимальный диаметр тормозного шкива, определяют из допустимого давления на поверхности контакта

 

,

 

где коэффициент ширины;

допустимое давление на поверхности контакта;

ширина тормозного шкива.

Рис. 30

В зависимости от вида присоединения концов ленты к рычагу приводного механизма различают простой, дифференциальный и суммирующий ленточный тормоз.

У простого ленточного тормоза (рис. 30) конец набегающей ленты крепится в шарнире рычага, а именно в точке . Необходимая сила замыкания при вращении тормозного шкива по часовой стрелке

 

,

 

а при вращении против часовой стрелки набегающая и сбегающая ветви меняются местами, тогда

 

,

 

где коэффициент полезного действия рычажной системы тормоза.

Из выше приведенных зависимостей видно, что при одном и том же тормозном моменте смена направления движения приводит к необходимости изменения замыкающий силы в раз.

Концы ленты дифференциального ленточного механизма (рис. 31) крепятся по разные стороны от шарнира рычага.

Рис. 31

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: